18路基路面工程公路水泥溷凝土路面设计规范.ppt

1、2020年8月4日，D40-2002公路水泥路面设计规范，2002年12月4日，中华人民共和国交通部，武汉理工大学李发布。2020/8/4，1。总则1.0.1为适应交通发展和公路建设的需要，提高水泥混凝土路面的设计质量和技术水平，保证工程的安全、可靠、经济和合理，特制定本规范。1.0.2本规范适用于新建和改建公路的水泥混凝土路面设计。1.0.3水泥混凝土路面的设计方案应根据公路的使用任务、性质和要求，结合当地气候、水文、土质、材料、施工工艺、实践经验和环保要求，通过技术经济分析确定。水泥混凝土路面的设计应包括结构组合、材料组成、接缝结构和配筋。水泥混凝土路面结构应按照规定的安全等级和目标可靠度

2、承受预期的交通荷载，并适应自然环境，满足预期的性能要求。1.0.4水泥混凝土路面的设计不仅应符合本规范，还应符合现行的相关国家标准。武汉理工大学李，2020年8月4日，第2页。术语和符号水泥混凝土路面水泥混凝土路面是一种有增强或无增强的水泥混凝土路面，也称为刚性路面。普通混凝土路面素混凝土路面也叫素混凝土路面，除了接缝区和外层局部区域。钢筋混凝土路面在连接的钢筋混凝土路面中带有纵向和横向钢筋或钢网和接缝的水泥混凝土路面。连续配筋混凝土路面在连续配筋混凝土路面表面设有纵向连续配筋和横向配筋，横向无缩缝。钢纤维混凝土路面水泥混凝土路面采用钢纤维混凝土路面。复合路面是由两个不同材料类型和力学性能的结

3、构层组成的路面。水泥混凝土预制块路面水泥混凝土预制块路面是用水泥混凝土预制块铺成的。碾压混凝土是由碾压形成的水泥混凝土。低水泥用量的贫混凝土。李，武汉理工大学，2020年8月4日，2。术语、符号、设计参考期在计算路面结构的可靠性时，应考虑各基本措施与时间之间的关系所占用的参考时间。安全等级是根据路面结构的重要性和损坏的可能后果的严重性设计的。可靠性可靠性是路面结构在特定时间和特定条件下完成其预期功能的概率。以客观可靠性作为设计依据的可靠性。可靠性指标是衡量路面结构可靠性的定量指标。客观可靠性指标作为设计依据的可靠性指标。可靠度系数可靠度系数是在极限状态设计表达式中使用的单个综合系数，用于保证设

4、计结构具有规定的可靠度。李，武汉理工大学，2020/8/4，3设计依据，3.0.1各级水泥混凝土路面结构的设计安全等级及相应的设计基准期、目标可靠指标和目标可靠度应符合表3.0.1的规定。各种安全等级路面的材料性能和结构尺寸参数的变化等级应根据表3.0.1的建议进行选择。李，武汉理工大学，2020/8/4，3.0.2材料性能和结构尺寸参数的变化水平可分为低、中、高三个层次。各变异等级主要设计参数变异系数的变异范围应符合表3.0.2的规定。李，武汉理工大学，2020/8/4，3.0.3交通荷载和温度梯度综合作用引起的疲劳断裂作为设计极限状态，其表达式为：其中：可靠性系数根据选定的目标可靠性和变化

5、水平确定；交通荷载疲劳应力(mpa)，计算方法如下；温度梯度疲劳应力(mpa)，计算方法如下；水泥混凝土弯拉强度标准值(mpa)，李，武汉理工大学，2020年8月4日，表3.0.3可靠系数。注：当变异系数处于表3.0.2所示变异范围的下限时，可靠性系数取低值；上限，取高值。李，武汉理工大学，2020/8/4，3.0.4。水泥混凝土路面结构设计以100KN单轴两轮荷载为标准轴重。根据公式3.0.41，不同轴轮式和轴载荷的作用时间转换为标准轴载荷的作用时间。李，武汉理工大学，2020/8/4，3.0.5根据设计基准期内设计车道的标准轴载累计次数，将水泥混凝土路面的轴载分为4个等级，分类范围见表3.

6、0.5。注：交通调查、分析和东北计算见本规范附录一。李，武汉理工大学，2020年8月4日，3.0.6水泥混凝土的强度由28d的弯拉强度控制。混凝土浇筑后90天内关闭交通时，可采用90天的弯拉强度。各交通等级要求的混凝土弯拉强度标准值不得低于下表：李，武汉理工大学，2020年8月4日，3.0.7季节性冰冻地区，路面总厚度不得小于表3.0.7规定的最低防冻厚度。注：1)冻结深度小或填筑路段，或基础和垫层由保温性能好的材料制成，可采用低值；如果冻结深度较大或开挖和地下水位较高，或基础和垫层是保温性能较差的材料，应采用较高的值；2)在冻结深度小于0.50m的地区，一般不考虑结构层的防冻厚度。李，武汉理

7、工大学，2020/8/4，3.0.8。水泥混凝土路面最大温度梯度的标准值Tg可根据公路所在公路的自然区划选择，见表3.0.8。注：当海拔较高时，取高值；当湿度高时，取低值。李，武汉理工大学，2020/8/4，4结构组合设计，4.1路基4.1.1路基应稳定、密实、均匀，为路面结构提供均匀的支撑。4.1.2高液限粘土和含有机质的细粒土不能用作高速公路和一级公路的路基填料或二级及以下的路基填料；高液限粉土和塑性指数大于16或膨胀率大于3的低液限粘土不能用作高速公路和一级公路的上路基填料。当上述土壤因条件限制必须用作填料时，应添加石灰或水泥和其他粘合剂进行改良。4.1.3当地下水位较高时，应提高路堤的

8、设计标高。当设计标高有限，未能达到中湿状态下路基的临界高度时，应采用粗粒土或低剂量石灰或水泥稳定细粒土作为路基或路基填料；当未达到湿态路基的临界高度时，除采取上述填筑措施外，还应采取在边沟下设置排水沟和渗水沟等措施，以降低地下水位。4.1.4路基压实度应符合公路路基设计规范(JTJ013)的要求。在多雨潮湿地区，对于塑性指数大于16或膨胀率大于3的高液限土和低液限粘土，当含水量略大于其最佳含水量时，应采用轻型击实标准确定的压实度进行击实。4.1.5岩石或填石路基的顶面应铺设找平层。无味碎石和石屑或低剂量4.2.3防冻垫层和排水垫层应采用砂、砾石等粒料。半刚性垫层可以使用低剂量无机粘结剂来稳定颗

9、粒材料或土壤。李，武汉理工大学，2020/8/4，4结构组合设计，4.3基层，4.3.1基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。4.3.2基层类型应根据表4.3.2中的交通等级进行选择。混凝土预制块表面应采用水泥稳定粒料基层。表4.3.2适用于各种交通等级的基层类型，李，武汉理工大学，2020/8/4，4结构组合设计，4.3.3在潮湿和多雨地区，路基为低渗透细粒土的高速公路和一级公路或交通繁忙的二级公路，应采用排水基层。排水基层可选用多孔级配水泥稳定碎石、沥青稳定碎石或碎石，其孔隙率约为20。4.3.4基层的宽度应至少比混凝土路面每侧宽300毫米(使用小型机械和工具时)、500毫米(使用履带式

10、摊铺机时)或650毫米(使用滑动摊铺机时)。当路肩采用混凝土路面时，其厚度与行车道路面相同，基底宽度应与路基宽度相同。级配碎石基层的宽度应与路基的宽度相同。4.3.5各种基层厚度的适宜范围见表4 . 3 . 5-4 . 3 . 6。应在碾压混凝土基层上设置与混凝土面层相对应的接缝。当贫混凝土基层的弯拉强度超过1.8兆帕时，应设置与混凝土表面相对应的横向缩缝；当一次摊铺宽度大于7.5m时，应设置纵向缩缝。4.3.7基底下无垫层，路基为细粒土、粘土砂或级配不良的砂(当承受重交通或重交通时)或细粒土(当承受中等交通时)，因此基底下应设置底基层。底基层可采用级配骨料、水泥稳定骨料或二灰稳定骨料，厚度一

11、般为200毫米。4.3.8排水基层下应设置由水泥稳定粒料或密实级配粒料组成的不透水水下底基层，厚度一般为200毫米。底基层顶面应铺设沥青封层或防水土工布。李，武汉理工大学，2020年8月4日，表4.3.5各基层厚度的适宜范围，李，武汉理工大学，2020年8月4日，4.4面层，4.4.1混凝土面层应具有足够的强度和耐久性，其表面应防滑、耐磨、平整。4.4.2一般采用带接缝的普通混凝土路面；当面板平面尺寸较大或形状不规则时，地下设施埋在路面结构下，高填方、软土地基、填方与挖方交界处的路基等可能发生不均匀沉降。应采用带接缝的钢筋混凝土表面。其他按下表4.4.2选取：李，武汉理工大学，2020/8/4

12、，4.4，4.4.3普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或钢纤维混凝土面板一般为矩形。纵缝和横缝应垂直相交，纵缝两侧的横缝不得相互错位。4.4.4纵向接缝之间的距离应根据路面宽度在3 . 04 . 5米范围内确定。碾压混凝土、钢纤维混凝土路面在全宽摊铺时，不得设置纵缝。4.4.5横向接缝的间距应根据面层的类型和厚度确定：普通混凝土面层一般为46m，面层板的高宽比不超过1.30，平面尺寸不超过25m2。碾压混凝土或钢纤维混凝土表面一般为610米；钢筋混凝土面层一般为615米。4.4.6普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或连续钢筋混凝土表面的所需厚度可参考表4.4.6所示的参考范围并根据第4.4.9

13、条确定。李，武汉理工大学，2020年8月4日，表4.4.6水泥混凝土路面厚度参考范围，李，武汉理工大学，2020年8月4日，4.4，4.4.7钢纤维混凝土路面厚度确定依据当采用碾压混凝土或贫混凝土作为基层时，基层和混凝土面层应视为独立的双层板进行应力分析。临界载荷位置的上、下板的载荷疲劳应力和温度疲劳应力分别根据附录C1和C2计算。上下板的计算厚度应分别满足公式(3.0.3)的要求。临界荷载位置的水泥混凝土板和沥青面层的荷载疲劳应力和温度疲劳应力应分别按附录D.1和D.2计算。混凝土板的计算厚度应满足公式(3.0.3)的要求。李，武汉理工大学，2020/8/4，4.4，4.4.10路面结构应采

14、用开槽、压制、开槽或打毛的方法。使用初期，结构深度应满足表4.4.10的要求。注：1)高速公路和一级公路特殊路段是指互通式立交、平交道口或变速车道，其他等级公路是指急弯、陡坡、交叉口或集镇附近；2)在年降雨量低于600毫米的地区，所列数值可适当降低。4.4.11混凝土预制块可采用异形块或矩形块。预制块长度为200250毫米，宽度为100125毫米，长宽比通常为2: 1。预制块厚度为100120毫米。预制块下稳定层厚度为3050毫米。李，武汉理工大学，2020/8/4，4.5路肩和4.5.1路肩路面结构应具有一定的承载能力，其结构层组合和材料选择应与行驶路面相协调，并保证水进入路面结构的排水。4

15、.5.2路肩路面可选择水泥混凝土路面或沥青路面。4.5.3路肩水泥混凝土路面的厚度通常等于行车道的厚度，其基底应与行车道相同。选择薄面，其厚度不应小于150毫米，基层应采用开级配骨料。4.5.4路肩沥青路面的厚度应为密实的沥青混合料。基层可以是无机粘合剂稳定的骨料或级配骨料。当路面结构中没有内部排水设施时，沥青路面和防渗基层的总厚度不应超过路面的厚度，基层下应采用透水性粒料填筑。李，武汉理工大学，2020/8/4，4.6道路排水，4.6.1路面应设置双向或单向横坡，坡度为12。路肩路面的横向坡度值应比行车道的横向坡度值大12。4.6.2在路面结构上设置排水基层或垫层时，纵向集水沟和穿孔集水管应设置在排水基层或垫层的外缘，横向排水管应间隔5010米设置。4.6.3排水基层的纵向边沟可设在路肩下，或在路肩外缘，当路肩用水泥混凝土覆盖时；当路肩采用